Matalan latenssin ratkaisut: MVTP

MVTP ja FPGA

MVTP on fyysinen ”all-in-one”-laite, joka on rakennettu FPGA-teknologian ympärille. FPGA eli Field Programmable Gate Array on järjestelmäpiiri tai mikropiiri, jonka sisältämä logiikka voidaan uudelleenohjelmoida helposti. MVTP:n kaikki video- ja audioprosessointi toteutetaan FGPA-logiikkapiirin avulla.

Lue lisää (MVTP):
https://mvtp.cesnet.cz/

Lue lisää (FGPA):
https://fi.wikipedia.org/wiki/FPGA

Ominaisuudet

Laitteen ominaisuudet vaikuttavat paperilla hyvinkin lupaavilta, mutta koska alla oleva lista ominaisuuksista on valmistajan toimittama, kannattaa siihen suhtautua asiallisen kriittisesti – ainakin siihen asti kunnes laitetta päästään testaamaan tosielämässä.

Seuraava lista saanee joka tapauksessa useammankin kilpailijan vihertämään kateudesta:

Video

• videon laatu vakiona 1080p60-tasoon saakka (4K ja 8K tilauksesta)
• videon laatu ylittää nykyiset HDTV-standardit, minkä mahdollistaa mm. monipaikkaiset, monikameratekniikkaa hyödyntävät TV-tuotannot
• laite käyttää häviötöntä TICO-videopakkausta, mikä osaltaan takaa matalan latenssin

Audio

• laitteessa on kahdeksan balansoitua analogisisäänmenoa ja analogiulostuloa äänelle, ja se myös tarvittaessa lähettää ja vastaanottaa kahdeksankanavaista ääntä
• ääni välitetään pakkaamattomana (24-bit/48 kHz)
• laitteen fyysiset liitännät tukevat nelikanavaista SDI-audiota (upotettuna) sekä kaksikanavaista S/PDIF-digitaaliaudiota

Tiedonsiirto

• laite on kaksisuuntainen, eli videon ja audion lähetys ja vastaanotto tapahtuu yhdellä ja samalla laitteella
• kyseessä on FPGA-pohjainen reaaliaikainen järjestelmä, mistä seuraa minimaalinen latenssi (itse laitteiston aiheuttamaksi latenssiksi luvataan jopa alle 1 ms, johon tosin lisätään mm. kameroiden, näyttöjen sekä verkon ja yhteyspisteiden fyysisen välimatkan aiheuttama viive)
• lähetys- ja vastaanottolaitteistojen yhteenlaskettu latenssi on 0,8:sta ”muutamaan millisekuntiin” (latenssi riippuu mm. jitteristä eli ei-toivotusta signaalipoikkeamasta, jota pyritään eliminoimaan säätämällä bufferin eli puskurimuistin kokoa, ja mitä suurempi puskuri on, sitä suurempi on viive)
• laitteessa on RJ45-liittimellä toteutettu Gigabit Ethernet -liitäntä
• kaistanleveyttä tarvitaan n. 200 Mb sekunnissa 1080p30-kuvanlaadulla, ja n. 400 Mb sekunnissa 1080p60-kuvanlaadulla

Fyysiset ominaisuudet

• laite on pieni, kevyt ja 100% äänetön, koska siinä ei ole tuuletinta (vrt. esim. LoLa-järjestelmän vaatimat järeät tietokoneet massiivisine jäähdytysjärjestelmineen)
• laite edustaa ”all-in-one”-suunnittelua, eli kaikki prosessointi ja kaikki liitännät tapahtuvat yhden fyysisen laitteen ulkopinnoilla ja kuoren sisällä
• virransyöttö tapahtuu 12V ulkoisella virtalähteellä, ja virrankatkaisua varten laitteesta löytyy virtakytkin

Käytettävyys

• laite on helppokäyttöinen; näyttö ja ohjauspainikkeet sijaitsevat laitteen etupaneelissa
• laite on helppo konfiguroida integroidun verkkokäyttöliittymän, laitteen etupaneelin tai komentotulkin avulla
• laitteesta löytyy USB-liitäntä sekä tuki SSH-protokollalle laitteistonhallintaa varten
• laite ei tarvitse tietokonetta eikä erillisiä sovelluksia (vrt. esim. LoLa-järjestelmän tietokone ja sovellus, joita täytyy päivittää ja ylläpitää jatkuvasti)

Lue lisää (HDTV):
https://fi.wikipedia.org/wiki/Teräväpiirtotelevisio

Lue lisää (TICO):
https://www.intopix.com/TICO

Lue lisää (SDI):
https://en.wikipedia.org/wiki/Serial_digital_interface

Lue lisää (S/PDIF):
https://fi.wikipedia.org/wiki/S/PDIF

Avoimia kysymyksiä

Huom. Vastauksia kysymyksiin päivitetty 1.4.2022. Kursivoidut vastaukset saatu suoraan ohjelmistokehittäjä-laitevalmistajalta 31.3.2022.

Edellä esitellyt ominaisuudet ovat varsin vakuuttavia, mutta tarjolla oleva esittelymateriaali jättää myös muutamia avoimia kysymyksiä:

• Mikä on laitteen hinta, saatavuus ja takuuehdot?
  • Yksi (fyysinen) laite maksaa 4.950 €. Tietokonetta ei tarvita eli ns. standalone-laitteesta on kyse.
  • Muutama laite on saatavilla, ja lisää tehdään koko ajan.
• Kuinka laitteen huolto ja tuotetuki on järjestetty?
• Onko kyseessä (vain) kahdenvälinen yhteys? Täytyykö molemmilla osapuolilla olla käytössään MVTP-laitteisto?
  • Yhteys on kahdenvälinen, ja tyypillisimmillään kahden MVTP-laitteiston välinen.
  • Laitetta on mahdollista käyttää myös yhdensuuntaisesti, jolloin toisen suunnan yhteys voi olla toteutettu esim. LoLa-järjestelmällä (tämä kuitenkin vaatii LoLa:n molempiin päihin, toim. huom.).
• Miltä laitteen hallintapaneeli/käyttöliittymä näyttää tietokoneella?
  • Laitteessa on helppokäyttöinen web-käyttöliittymä, jota voi käyttää millä tahansa verkkoselaimella – jopa mobiililaitteilla.
  • Selainta ei välttämättä tarvita, koska laitteen etupaneelin painikkeiden ja näytön avulla on mahdollista hallita kaikkia laitteen keskeisiä parametreja.
• Kuinka kattavat kuvan, äänen ja verkkoyhteyden säädöt laitteesta ja/tai verkkokäyttöliittymästä löytyvät?
• Mitkä ovat laitteen ääniliitäntöjen tekniset tiedot – esim. voiko liitäntöjen sisäänmeno- ja ulostuloherkkyyttä säätää vaikkapa instrumentti- ja linjatason välillä? Laite tarvinnee joka tapauksessa kaverikseen ainakin mikrofonietuasteita sekä monitorikontrollerin ja/tai kuulokevahvistimen – tai mikserin, johon em. ominaisuudet on sisäänrakennettu. Lisäksi tarvitaan normaalit musiikin etätoteutuksiin kuuluvat oheislaitteet, kuten mikrofonit, kaiuttimet ja/tai kuulokkeet.
  • Kaikki audioliitännät ovat 1/4″ TRS-jakkeja (kansankielellä ”stereoplugia” varten), joihin voidaan liittää balansoituja (TRS) ja balansoimattomia (TS) kaapeleita.
  • Sisääntulot kestävät linjatasoista signaalia (+3 VU FS eli Full Scale tai +7 dBu eli 5V peak-to-peak).
  • A/D- ja D/A-muuntimet ovat Cirrus Logicin 24bit/48kHz muuntimia.
  • Signaalitason ilmaisua varten on mittaristot sekä laitteen etupaneelissa että selainkäyttöliittymässä.
  • Sisääntulon signaalitaso tai sisääntuloherkkyys on vakio. (Tässä ajatuksena lienee ollut se, että MVTP-laitteen ohessa käytetään aina mikseriä tai vastaava laitetta, joka kykenee tuottamaan linjatasoista signaalia, ja jonka avulla signaalitasoja pystyy säätämään, toim. huom.).
• Mitkä matalan latenssin kamerat ovat yhteensopivia laitteen kanssa? Esitteessä mainitaan kolme vaihtoehtoa: Dream Chip Technologies ATOM One (hinta n. 5.000 €), Blackmagic Design URSA Mini (hinta n. 5.000 €) sekä Blackmagic Design Micro Studio (jollaista ei valmistajalla ole – on vain Micro Cinema Camera ja Studio Camera, toim. huom.).
  • Mikä tahansa HD-SDI tai 3G-SDI-kamera käy.
  • Edullisella matalan latenssin adapterilla (esim. Blackmagic Design) on mahdollista käyttää myös mitä tahansa HDMI-kameraa.
  • Blacmagic Design Micro Studio Camera [4K] on yllä mainittuja kameroita edullisempi vaihtoehto, mutta sen tueksi tarvitaan ulkopuolinen näyttö tai tallennin (ko. kameran hinta on ollut n. 1.500 €, mutta sen valmistus on lopetettu, toim. huom.).
  • Laitteisto ei ole yhteensopiva USB-kameroiden kanssa (vrt. LoLa, joka toimii ainoastaan Ximean USB-kameroilla). Valmistajan mukaan siirtyminen USB-kameroista SDI-kameroihin merkitsi huomattavaa parannusta kuvanlaatuun, ja tämän lisäksi SDI-kameramalleissa on enemmän valinnanvaraa.
• Kuinka laajalle järjestelmä on levinnyt, eli kenellä potentiaalisilla yhteistyökumppaneilla on laitteisto käytössään?
  • MVTP-laitteita on Tšekin tasavallassa (Praha ja Brno), Itävallassa (Wien) sekä Norjassa (Oslo ja Trondheim). Neuvotteluissa on laitteistot Lontooseen ja Hampuriin. Lisäksi laitteistoa on käytetty tilapäisten yhteyksien luomiseen useissa tapahtumissa Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Aasiassa.

Mm. näitä kysymyksiä ryhdymme seuraavaksi selvittelemään. Jos mieleesi tulee muuta valmistajalle osoitettavaa kysyttävää, kirjoita siitä alla olevaan kommenttikenttään.

Esittelyvideo

Voit halutessasi katsoa vielä lopuksi valmistajan esittelyvideon: